지구 저항: 정의, 요인 및 측정 방법
땅의 저항은 땅 전극이 땅으로 흐르는 전류에 대해 제공하는 저항을 말합니다. 이는 땅 저항 또는 접지 저항이라고도 합니다. 땅의 저항은 접지 시스템을 설계하고 유지 관리하는데 중요한 매개변수로, 전기 설치물의 안전성과 성능에 영향을 미칩니다.
땅 전극이란?
땅 전극은 토양에 묻혀 있고 전기 시스템의 땅 단자에 연결된 금속 막대 또는 판입니다. 이는 고장 전류와 번개 충격을 땅으로 분산시키는 저저항 경로를 제공하며, 시스템의 전압을 안정화하고 전자기 간섭을 줄이는 데 도움을 줍니다.
땅 전극은 구리, 강철, 도금 철 또는 다른 좋은 전도성과 부식 저항성을 가진 재료로 제작될 수 있습니다. 땅 전극의 크기, 모양, 길이, 깊이는 토양 상태, 전류 등급 및 접지 시스템의 용도에 따라 달라집니다.
땅의 저항에 영향을 미치는 요인은 무엇인가?
땅의 저항은 주로 전극과 무한 땅(영점 잠재점) 사이의 토양 저항율에 크게 의존합니다. 토양의 저항율은 다음과 같은 여러 요인에 의해 영향을 받습니다:
토양의 전기 전도성은 주로 전해 작용 때문입니다. 토양 속의 물, 소금, 기타 화학 성분의 농도가 그 전도성을 결정합니다. 수분 함유량이 높고 소금 함유량이 높은 습윤 토양은 건조하고 소금 함유량이 낮은 토양보다 저항율이 낮습니다.
토양의 화학 조성은 그 pH 값과 부식 특성에 영향을 미칩니다. 산성 또는 알칼리성 토양은 땅 전극을 부식시켜 저항을 증가시킬 수 있습니다.
토양 입자의 크기, 균일성, 포장은 그 다공성과 수분 보유 능력에 영향을 미칩니다. 균일하게 분포되고 밀도가 높게 포장된 미세 입자 토양은 불규칙하게 분포되고 느슨하게 포장된 거친 입자 토양보다 저항율이 낮습니다.
토양의 온도는 열 팽창과 결빙점을 영향을 미칩니다. 높은 온도는 이온 이동성을 증가시켜 토양의 전도성을 증가시킵니다. 낮은 온도는 토양의 수분을 얼려 전도성을 감소시킵니다.
땅의 저항은 또한 전극 자체의 저항과 전극 표면과 토양 사이의 접촉 저항에도 의존하지만, 이러한 요인들은 일반적으로 토양 저항율에 비해 무시할 만큼 작습니다.
땅의 저항을 어떻게 측정하나요?
기존 시스템에서 땅의 저항을 측정하는 다양한 방법이 있습니다. 몇 가지 일반적인 방법은 다음과 같습니다:
전위 하락법
이 방법은 3점 법이나 전위 하락법이라고도 합니다. 두 개의 테스트 전극(전류 전극과 전위 전극)과 땅 저항 측정기가 필요합니다. 전류 전극은 기존 땅 전극에서 일정 거리에 같은 깊이로 삽입됩니다. 전위 전극은 그들 사이에 적절한 거리에 삽입되어 그들의 영향 범위(저항 영역) 외부에 위치해야 합니다. 측정기는 전류 전극을 통해 알려진 전류를 주입하고, 전위 전극과 기존 땅 전극 사이의 전압을 측정합니다. 땅의 저항은 오름의 법칙을 사용하여 계산됩니다:
여기서 R은 땅의 저항, V는 측정된 전압, I는 주입된 전류입니다.
이 방법은 간단하고 정확하지만 테스트하기 전에 땅 전극에 연결된 모든 연결을 해제해야 합니다.
클램프 방법
이 방법은 유도 주파수 테스트 또는 스테이크 없는 방법이라고도 합니다. 이 방법은 어떤 테스트 전극이나 땅 전극에 연결된 어떤 연결을 해제할 필요가 없습니다. 두 개의 클램프가 기존 땅 전극 주변에 배치됩니다. 하나의 클램프는 전극에 전압을 유도하고, 다른 클램프는 이를 통해 흐르는 전류를 측정합니다. 땅의 저항은 오름의 법칙을 사용하여 계산됩니다:
여기서 R은 땅의 저항, V는 유도된 전압, I는 측정된 전류입니다.
이 방법은 편리하고 빠르지만 여러 전극이 있는 병렬 땅 네트워크가 필요합니다.
연결 막대 방법
이 방법은 한 개의 테스트 전극(전류 전극)과 땅 저항 측정기를 사용합니다. 전류 전극은 와이어를 통해 기존 땅 전극에 연결됩니다. 측정기는 와이어를 통해 알려진 전류를 주입하고, 와이어와 기존 땅 전극 사이의 전압을 측정합니다. 땅의 저항은 오름의 법칙을 사용하여 계산됩니다:
여기서 R은 땅의 저항, V는 측정된 전압, I는 주입된 전류입니다.
이 방법은 땅 전극에 연결된 어떤 연결을 해제할 필요가 없지만, 와이어와 전류 전극 사이의 양호한 접촉이 필요합니다.
스타-델타 방법
이 방법은 세 개의 테스트 전극(전류 전극)을 기존 땅 전극 주변에 정삼각형으로 배열합니다. 땅 저항 측정기는 각 쌍의 테스트 전극을 차례대로 통해 알려진 전류를 주입하고, 각 쌍의 테스트 전극 사이의 전압을 차례대로 측정합니다. 땅의 저항은 키르히호프의 법칙을 사용하여 계산됩니다:
여기서 R은 땅의 저항, VAB, VBC, VCA는 각 쌍의 테스트 전극 사이의 측정된 전압, I는 주입된 전류입니다.
이 방법은 땅 전극에 연결된 어떤 연결을 해제할 필요가 없지만, 다른 방법보다 더 많은 테스트 전극이 필요합니다.
죽은 땅 방법
이 방법은 두 개의 테스트 전극(전류 전극)을 직렬로 연결한 땅 저항 측정기를 사용합니다. 하나의 테스트 전극은 기존 땅 전극 근처에 삽입되고, 다른 테스트 전극은 멀리 떨어져 삽입됩니다. 측정기는 두 테스트 전극을 통해 알려진 전류를 땅으로 주입하고, 그들 사이의 전압을 측정합니다. 땅의 저항은 오름의 법칙을 사용하여 계산됩니다:
여기서 R은 땅의 저항, V는 측정된 전압, I는 주입된 전류입니다.
이 방법은 기존 땅 전극에 연결된 어떤 연결을 해제할 필요가 없지만, 두 테스트 전극 사이에 매우 긴 와이어가 필요합니다.
경사 방법
이 방법은 한 개의 테스트 전극(전위 전극)과 땅 저항 측정기를 사용합니다. 전위 전극은 일정한 간격으로 기존 땅 전극에서 직선으로 멀어지는 방향으로 이동됩니다. 측정기는 기존 땅 전극을 통해 알려진 전류를 땅으로 주입하고, 각 간격에서 전위 전극과의 전압을 측정합니다. 전압 대 거리 그래프가 작성되어 전압 축의 절편을 찾습니다. 땅의 저항은 오름의 법칙을 사용하여 계산됩니다:
여기서 R은 땅의 저항, V0는 전압 축의 절편, I는 주입된 전류입니다.
이 방법은 기존 땅 전극에 연결된 어떤 연결을 해제할 필요가 없지만, 전위 전극을 직선으로 이동해야 합니다.
땅의 저항을 어떻게 개선할 수 있나요?
